Н.И. Щепетков Сборник задач по архитектурной

Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВПО «Московский архитектурный институт
(государственная академия)»
Н.И. Щепетков
Сборник задач по архитектурной светологии
Часть вторая:
СВЕТ СОЛНЦА В АРХИТЕКТУРЕ.
Инсоляция и солнцезащита
Москва
МАРХИ 2011
УДК 535-5
ББК 38.113
Щ 56
Щепетков Н.И.
Сборник задач по архитектурной светологии. Часть вторая: СВЕТ
СОЛНЦА В АРХИТЕКТУРЕ. Инсоляция и солнцезащита. / Н.И.
Щепетков. — М.: МАРХИ, 2011. — 140с.
Сборник представляет собой новый тип учебно-методического
пособия по курсу архитектурной светологии. В нем в виде серии
задач, решаемых простыми способами графических построений,
прорабатываются вопросы проектирования благоприятной световой
среды, создаваемой Солнцем в помещениях и открытых,
функционально используемых пространствах. Задачник служит
целям
развития
у
студентов
пространственно-образных
представлений и практических навыков курсового и дипломного
архитектурного и дизайнерского проектирования, профессионально
грамотного с точки зрения учёта и эффективного использования
солнечного света в зодчестве и дизайне, и более глубокого изучения
теоретического курса по инсоляции и солнцезащите. Он
предназначен также для тренинга и проведения текущего контроля
знаний студентов, зачётов и экзаменов.
Данный задачник является частью второй общего сборника.
Состав сборника задач по архитектурной светологии:
Часть первая: СВЕТ НЕБА В АРХИТЕКТУРЕ. Естественное освещение
помещений.
Часть вторая: СВЕТ СОЛНЦА В АРХИТЕКТУРЕ. Инсоляция и солнцезащита.
Часть третья: ИСКУССТВЕННЫЙ СВЕТ В АРХИТЕКТУРЕ. Светодизайн интерьера
и города.
Часть четвертая: ЦВЕТ В АРХИТЕКТУРЕ. Архитектурное цветоведение.
Часть пятая: ОСВЕЩЕНИЕ И ЗРИТЕЛЬНЫЙ КОМФОРТ В АРХИТЕКТУРЕ.
© МАРХИ, 2011
© Щепетков Н.И., 2011
ЧАСТЬ ВТОРАЯ: СВЕТ СОЛНЦА В АРХИТЕКТУРЕ
СОДЕРЖАНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ………….………………………………………………...….....….4
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ. ИНСОЛЯЦИЯ В АРХИТЕКТУРЕ.……………...……..5
Раздел I. Задачи, решаемые на основе стереона солнечных лучей
(№№1 – 4)………………………………………………………………...…………27
Раздел II. Задачи, решаемые при помощи проекций солнечных
траекторий на плоскость земли и стереона солнечных лучей
(№№5 – 38)………………………………………………………………………….33
Раздел III. Задачи на определение затеняющего действия объектов в
городской среде, решаемые с помощью проекций солнечных траекторий (№№39 – 44)………………………………..………………………….…….57
Раздел IV. Задачи по определению продолжительности инсоляции
помещений
с
помощью
проекций солнечных траекторий
(№№45 –
52)…….64
Раздел V. Проектирование солнцезащиты (задачи №№53 – 60)……......…...…71
Раздел VI. Расчет продолжительности инсоляции и определение
оптимальных разрывов между зданиями без помощи горизонтальной
проекции
солнца
(задачи
№№
61
–
69)……...........................................................88
Раздел VII. Построение инсоляционного графика и задачи по его
практическому применению (задачи №№ 70 – 86)……………………………..100
Карта светоклиматического районирования территории РФ для целей
нормирования и расчета инсоляции…………………………………………….121
Карта светоклиматического районирования территории РФ для целей
проектирования СЗС……………………………………………………………...122
Солнечные карты для φ = 60, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 15, 10, 5° с.ш..……..…123
Инсоляционные графики для φ = 55° с.ш……………………………………….134
ПРЕДИСЛОВИЕ
Настоящий сборник – оригинальное пособие по архитектурной светологии в виде
задачника, предназначенное для развития у студентов необходимых практических навыков
архитектурного проектирования естественной световой среды в процессе разработки
курсовых и дипломных проектов. Первый подобный авторский сборник “Сто задач по
архитектурной светологии” вышел в 1994 г. Совершенствование обучения основам
профессионального и творческого подхода к проблемам этой среды приобретает все более
важное значение в связи с тем, что:
- общество предъявляет все более высокие требования к энергосбережению и
энергоэффективности архитектурно-строительных решений, экологическим и эстетическим
параметрам архитектурно-дизайнерской среды, в том числе, к ее световой составляющей, по
которой судят о зрительном комфорте и образно-художественных достоинствах создаваемой
архитектуры и среды в целом;
- основные параметры светоцветовой среды, обеспечивающие определенный
зрительный комфорт, регламентируются нормами,* и все расчеты и обоснования каждого
проекта по разделам естественного освещения и инсоляции, обусловленные объемнопланировочными решениями, выполняются (или должны выполняться) в проектных
мастерских, как правило, архитекторами. При несовпадении проектно-расчетных данных с
нормативными требованиями по освещению и инсоляции на начальных этапах
проектирования авторы вынуждены вносить изменения в архитектурные и планировочные
решения;
- мероприятия по обеспечению требуемых зрительных условий и визуальной
выразительности архитектурных решений относятся к формообразующим действиям, т.к.
непосредственно связаны с выбором параметров градостроительной структуры, объемнопространственной, конструктивно-планировочной и пластической композиции зданий и
сооружений, строительных, отделочных и светотехнических материалов. Иными словами,
проектирование световой среды – это неотъемлемая часть творческого процесса
архитектурно-дизайнерского проектирования.
Сборник задач является существенным дополнением к теоретическому и расчетнопрактическому курсу архитектурной светологии и может использоваться для проведения
практических и контрольных занятий, для домашних заданий и самостоятельной работы
студентов, для проведения зачетов и экзаменов.
Способы решения прикладных задач архитектурной светологии – различные
графические построения – максимально адаптированы к методам архитектурного
проектирования.
Сборник отражает эволюцию и многолетний опыт преподавания раздела
“Архитектурная светология” (ранее – “Строительная”, затем “Архитектурная светотехника”) на
кафедре “Архитектурня физика” МАрхИ.
Сборник состоит из трех частей. Первая посвящена проблемам естественного
освещения (“Свет неба в архитектуре”), во второй представлены задачи раздела “Инсоляция
и солнцезащита” (“Свет солнца в архитектуре”), в третьей – проблемы зрительного комфорта
в интерьере и экстерьере при свете солнца, неба и источников искусственного света. При
составлении задачника использованы работы Н.М.Гусева, В.Г.Макаревича, Н.В.Оболенского,
М.Тваровского, Б.А. Дунаева, В.В.Воронова, К. Бартенбаха, Ф. Мура, Б. Харкнесса и др.
* 1. Свод правил. СП 52.13330.2011. «Естественное и искусственное освещение». Актуализированная
редакция СНиП 23-05-95*. М. 2011.
* 2. Строительные нормы и правила РФ. “Естественное и искусственное освещение”. СНиП 23-05-95*. М. 1999
3. Санитарные правила и нормы. СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03. “Гигиенические требования к естественному,
искусственному и совмещенному освещению жилых и общественных зданий”. М. 2003.
4. Санитарные правила и нормы. СанПиН 2.2.1/2.1.1.1076-01. “Гигиенические требования к инсоляции и
солнцезащите помещений жилых и общественных зданий и территорий”. М. 2002.
О Б Щ И Е П О Л О Ж Е Н И Я. И Н С О Л Я Ц И Я В А Р Х И Т Е К Т У Р Е
Таблица 1. Положительные и отрицательные качества инсоляции.
Диапазоны
оптического излучения
( λ 10
6
1 мм)
Положительные
Отрицательные
качества
качества
БИОЛОГИЧЕСКИЕ И ХИМИКО-ФИЗИЧЕСКИЕ
УФ – излучения
100 – 400 нм*
(А: 315 – 400 нм,
В: 280 – 315 нм,
С: 100 – 280 нм)
•
Бактерицидное •
Разрушающее
(санирующее) действие действие
(красители,
бумага,
полимеры,
(300 – 760 нм)
ткани…)
•
Оздоровительный
(антирахитный,
•
Канцерогенное
эритемный и др.) эффект действие
• Зрительное действие
• УФ – ожоги
(А + В)
ИНФОРМАТИВНЫЕ, ПСИХО-ЭСТЕТИЧЕСКИЕ
ВИДИМЫЕ
И БИОЛОГИЧЕСКИЕ
излучения –
СВЕТ
380 – 780 нм
(400 … 700)
фиолетовый …
красный цвет
• Информативно-эстетический эффект (четкая
светомоделировка
форм)
•
Зрительный
дискомфорт
(ослепленность,
блескость,
яркостные
контрасты)
• Психо-эмоциональный
•
Зрительное
эффект (мажор)
обесцвечивание
•
Дополнительная
хроматических
освещенность
объектов.
•
Светотерапия
–
бактерицидное
и
визуальное
действие
(гормон кортизол)
ИК – излучения
ФИЗИЧЕСКИЕ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ
780 нм – 1 мм
•
Дополнительный •
Перегрев
и
обезвоживание среды и
обогрев
организма
человека
• Антивоспалительный
(тепловой удар).
эффект
(А: 780 – 1400 нм,
В: 1,4 – 3 мкм**,
С: 3 мкм – 1 мм)
* 1нм = 10-6 мм
** 1мкм = 10-3 мм
Таблица 2. Нормы инсоляции в России (СанПиН 2.2.1/2.1.1.1076-01).
Норма инсоляции N, час
Зона по
географической
широте
Календарный
период
СЕВЕРНАЯ
4 м-ца
Помещений
Территорий
суммарно
непрерывная
прерывная
(детских,
спорт. и др.
площадок)
2,5
выше 58º с.ш.
22.04 – 22.08
ЦЕНТРАЛЬНАЯ
6 м-цев
3
2
58º - 48º с.ш.
22.03 – 22.09
ЮЖНАЯ
8 м-цев
2,5
(непрерывно
на 50% их
территории)
1,5
ниже 48º с.ш.
3
2
22.02 – 22.10
Инсоляция нормируется в:
• жилых зданиях;
• детских дошкольных учреждениях (ДДУ);
• учебных учреждениях общеобразовательного, начального, среднего,
дополнительного и профессионального образования, школах–интернатах, детских
домах и др.;
• лечебно-профилактических, санаторно-оздоровительных и курортных
учреждениях (ЛПУ);
•
учреждениях социального обеспечения (домах-интернатах для
инвалидов и престарелых, хосписах и др.).
В жилых зданиях нормируемая инсоляция должна быть обеспечена не
менее, чем в одной комнате 1 – 3 комнатных квартир и не менее, чем в двух
комнатах 4-х и более-комнатных квартир.
Допускается сокращение нормы инсоляции на 0,5 часа для северной и
центральной зон в двух- и трехкомнатных квартирах, где инсолируется не менее
двух комнат, и в 4-х и более-комнатных квартирах, где инсолируется не менее трех
комнат, а также при реконструкции жилой застройки в исторической части города в
соответствии с его генпланом.
В зданиях общежитий должно инсолироваться не менее 60% жилых
комнат.
В детских дошкольных учреждениях инсоляция нормируется в групповых,
игровых помещениях, изоляторах и палатах; в учебных зданиях – в классах и
учебных кабинетах (кроме кабинетов информатики, физики, химии, рисования и
черчения); в лечебно-профилактических учреждениях – в палатах (не менее 60%
общей численности); в учреждениях социального обеспечения – в палатах и
изоляторах.
В нормах сформулированы в общем виде требования по борьбе с
избыточным тепловым воздействием инсоляции на жилые комнаты квартир,
общежитий, помещения ДДУ, учебные помещения школ и средних специальных
учебных заведений, санаторно-оздоровительных, ЛПУ и учреждений социального
обеспечения с юго-западной и западной ориентацией светопроемов, а также на
открытые детские, игровые, спортивные площадки и площадки отдыха в 3-м и 4-м
климатических районах.